例析反函数的几种题型及解法
反函数是高中数学中的重要概念之一，也是学生学习的难点之一。在历年高考中也占有一定的比例。为了更好地掌握反函数相关的内容，本文重点分析关于反函数的几种题型及其解法。
一. 反函数存在的充要条件类型
例1. （2004年北京高考）函数f x x ax ()=--2
23在区间[]
12，上存在反函数的充要条件是（ ）
A. (]a ∈-∞，1
B. [
)a ∈+∞2，
C. (][)a ∈-∞+∞，，12
D. []a ∈12，
解析：因为二次函数f x x ax ()=--2
23不是定义域内的单调函数，但在其定义域的子区间(
]-∞，a 或[)
a ，+∞上是单调函数。
而已知函数f x ()在区间［1，2］上存在反函数 所以[](]12，，?-∞a 或者[][)
12，，?+∞a 即a ≤1或a ≥2 故选（C ）
评注：函数y f x =()在某一区间上存在反函数的充要条件是该函数在这一区间上是一一映射。特别地：如果二次函数y f x =()在定义域内的单调函数，那么函数f （x ）必存在反函数；如果函数f （x ）不是定义域内的单调函数，但在其定义域的某个子区间上是单调函数，那么函数f （x ）在这个子区间上必存在反函数。
二. 反函数的求法类型
例2. （2005年全国卷）函数y x x =-≤23
10()的反函数是（ ）
A. y x x =
+≥-()()113
B. y x x =-+≥-()()113
C. y x x =
+≥()()103
D. y x x =-+≥()()103
解析：由x ≤0可得x 2
3
0≥，故y ≥-1
从y x =
-23
1解得x y =±+()13
因x ≤0
所以x y =-+()13
即其反函数是y x x =-+≥-()()113 故选（B ）。
评注：这种类型题目在历年高考中比较常见。在求反函数的过程中必须注意三个问题： （1）反函数存在的充要条件是该函数在某一区间上是一一映射；
（2）求反函数的步骤：①求原函数的值域，②反表示，即把x 用y 来表示，③改写，即把x 与y 交换，并标上定义域。其中例3在反表示后存在正负两种情况，由反函数存在的充要条件可知，只能根据函数的定义域（x ≤0）来确定x y =-+()13，再结合原函数的值域即可得出正确结论。另外，根据反函数的定义域即为原函数的值域，所以求反函数时应先求出原函数的值域，不应该直接求反函数的定义域。例如：求y x x x =--≤-2
231()的反函数。
由x ≤-1可得{}y y |≥0 反表示解出x y -=±+14 由x ≤-1应取x y -=-+14 即x y =-+14
所以y x x =-
+≥140()为其反函数。
（3）f （x ）与f
x -1
()互为反函数，对于函数y f x =+()1来说，其反函数不是
y f x =+-11()，而是y f x =--11()。同理y f x =+-11()的反函数也不是y f x =+()1，而是y f x =-()1。
三. 求反函数定义域、值域类型 例3. （2004年北京春季）若f x -1
()为函数f x x ()lg()=+1的反函数，则f －1（x ）的
值域为_________。
解析：通法是先求出f （x ）的反函数f x x -=-1
101()，可求得f －1（x ）的值域为
()-+∞1，，而利用反函数的值域就是原函数的定义域这条性质，立即得f －1（x ）的值域
为()-+∞1，。
评注：这种类型题目可直接利用原函数的定义域、值域分别是反函数的值域和定义域这一性质求解。
四. 反函数的奇偶性、单调性类型
例4. 函数y e e x x
=--2
的反函数是（ ）
A. 奇函数，在（0，+∞）上是减函数
B. 偶函数，在（0，+∞）上是减函数
C. 奇函数，在（0，+∞）上是增函数
D. 偶函数，在（0，+∞）上是增函数
解析：因为e x 在（0，+∞）上是增函数，e x -在（0，+∞）上是减函数
所以y e e x x
=--2在（0，+∞）上是增函数
易知y e e x x
=--2
为奇函数
利用函数y f x =()与f －
1（x ）具有相同的单调性，奇函数的反函数也为奇函数这两条性质，立即选（C ）。
五. 反函数求值类型
例5. （2005年湖南省高考）设函数f （x ）的图象关于点（1，2）对称，且存在反函数
f x f -=140()()，，则f -=14()___________。
解析：由f ()40=，可知函数f （x ）的图象过点（4，0）。而点（4，0）关于点（1，2）的对称点为（-2，4）。由题意知点（-2，4）也在函数f （x ）的图象上，即有f ()-=24，所以f
-=-1
42()。
评注：此题是关于反函数求值的问题，但又综合了函数图象关于点的对称问题。在反函数求值时经常要用到这条性质：当函数f （x ）存在反函数时，若a f b =()，则b f
a =-1
()。
如（2004年湖南省高考）设f
－1
（x ）是函数f x x ()log ()=+21的反函数，若
[][]
1181
1++=--f
a f
b ()()，则f a b ()+的值为（ ）
A. 1
B. 2
C. 3
D. log 23
分析：直接利用：若a f b =()，则b f a =-1
()。
选（B ）。
六. 反函数方程类型
例6. （2004年上海市高考）已知函数f x x ()log =+?? ?
?
?342，则方程f －1（x ）=4的解x=_____________。
解析：当函数f （x ）存在反函数时，若a f b =()，则b f
a =-1
()。所以只需求出f ()
4的值即为f －
1（x ）=4中的x 的值。易知f ()41=，所以x =1即为所求的值。
评注：此题除了这种方法外，也可以用常规方法去求。即先求出反函数f －
1（x ）的解析
式，再解方程f －
1（x ）=4，也可得x =1。
七. 反函数不等式类型
例7. （2005年天津市高考）设f －1
（x ）是函数f x a a a x x
()()=
->-2
1的反函数，则f －
1（x ）>1成立时x 的取值范围是（ ）
A. a a 212-+∞?? ???，
B. -∞-??
?
??，a a 212
C. a a a 212-?? ??
?，
D. ()a ，+∞
解析：由a >1，知函数f （x ）在R 上为增函数，所以f －
1（x ）在R 上也为增函数。 故由f －
1（x ）>1，有x f >()1
而f a a a a
()11211
22=-?? ???=-
可得x a a
>-21
2
故选（A ）。
评注：此题除了这种方法外，也可以用常规方法去求，但比较繁琐。而下面的题目选用常规方法解则更为简便。
如（2004年湖南省高考）设f －
1（x ）是函数f x x ()=的反函数，则下列不等式中恒
成立的是（ ）
A. f x x -≥-121()
B. f x x -≥+121()
C. f
x x -≤-1
21()
D. f
x x -≤+1
21()
分析：依题意知f x x x -=≥1
20()()。画出略图，故选（A ）。
八. 反函数的图象类型
例8. （2004年福建省高考）已知函数y x =log 2的反函数是y f
x =-1
()，则
y f x =--11()的图象是（ ）
解析：由题意知f x x -=1
2()
则f
x x
x x ------===?? ??
?1
111
12
2
12()()
所以y f x =--1
1()的图象可由y x
=?? ??
?12的图象向右平移1个单位而得到。
故选（C ）。
评注：解反函数的图象问题，通常方法有：平移法，对称法等。对称法是指根据原、反函数的图象关于直线y x =对称来求解；特殊地，若一个函数的反函数是它本身，则它的图象关于直线y=x 对称，这种函数称为自反函数。
九. 与反函数有关的综合性类型
例9. （2003年黄冈市模考）设x R ∈，f （x ）是奇函数，且f x a a x x ()2441
2
=-+-·。
（1）试求f （x ）的反函数f －
1（x ）的解析式及f －
1（x ）的定义域；
（2）设g x x k ()log =+21，若x ∈?????
?1223，时，f x g x -≤1
()()恒成立，求实数k 的取值范围。
解析：（1）因为f （x ）是奇函数，且x R ∈ 所以f a a ()001
02
=-=，即 得a =1
所以f x x x ()=-+21
21
可求得f x ()()∈-11，
令y x x =-+2121，反解出
211112x y y x y
y
=
+-=+-，log
从而f
x x
x x -=+-∈-1
2
1111()log ()，， （2）因为x ∈????
??1
223，，所以k >0
由f
x g x -≤1
()()得
log log log 2222
1111+-≤+=+?? ???x x x k x k
所以1112
+-≤+?? ?
?
?x x x k
即k x 22
1≤-对x ∈????
?
?1223，恒成立
令h x x ()=-12
其在1223，????
??上为单调递减函数
则h x h ()min =?? ???=2359
所以k h x 2
59
≤=
()min 又k >0，故实数k 的取值范围是053
<≤
k 评注：本题综合了反函数与函数的奇偶性，换元法求函数的解析式，对数不等式的解法以及含参不等式在定区间上恒成立等知识，是一道综合性较强的好题。
耐磨材料的发展现状及未来发展趋势 正因为这些由本征特性TC、HC2所带来的在经济和技术上的巨大潜在能力，吸引了大量的科学工作者采用最先进的技术装备，对高TC超导机制、材料的物理特性、化学性质、合成工艺及显微组织进行了广泛和深入的研究。高温氧化物超导体是非常复杂的多元体系，在研究过程中遇到了涉及多种领域的重要问题，这些领域包括凝聚态物理、晶体化学、工艺技术及微结构分析等。一些材料科学研究领域最新的技术和手段，如非晶技术、纳米粉技术、磁光技术、隧道显微技术及场离子显微技术等都被用来研究高温超导体，其中许多研究工作都涉及了材料科学的前沿问题。高温超导材料的研究工作已在单晶、薄膜、体材料、线材和应用等方面取得了重要进展。 能源材料太阳能电池材料是新能源材料研究开发的热点，IBM公司研制的多层复合太阳能电池，转换率高达40％。美国能源部在全部氢能研究经费中，大约有50％用于储氢技术。固体氧化物燃料电池的研究十分活跃，关键是电池材料，如固体电解质薄膜和电池阴极材料，还有质子交换膜型燃料电池用的有机质子交换膜等，都是目前研究的热点。 生态环境材料生态环境材料是20世纪90年代在国际高技术新材料研究中形成的一个新领域，其研究开发在日、美、德等发达国家十分活跃，主要研究方向是：①直接面临的与环境问题相关的材料技术，例如，生物可降解材料技术，CO2气体的固化技术，SOX、NOX催化转化技术、废物的再资源化技术，环境污染修复技术，材料制备加工中的洁净技术以及节省资源、节省能源的技术；②开发能使经济可持续发展的环境协调性材料，如仿生材料、环境保护材料、氟里昂、石棉等有害物质的替代材料、绿色新材料等；③材料的环境协调性评价。 智能材料智能材料是继天然材料、合成高分子材料、人工设计材料之后的第四代材料，是现代高技术新材料发展的重要方向之一，将支撑未来高技术的发展，使传统意义下的耐磨材料和结构材料之间的界线逐渐消失，实现结构功能化、功能多样化。科学家预言，智能材料的研制和大规模应用将导致材料科学发展的重大革命。国外在智能材料的研发方面取得很多技术突破，如英国宇航公司在导线传感器，用于测试飞机蒙皮上的应变与温度情况；英国开发出一种快速反应形状记忆合金，寿命期具有百万次循环，且输出功率高，以它作制动器时、反应时间，仅为10分钟；在压电材料、磁致伸缩材料、导电高分子材料、电流变液和磁流变液等智能材料驱动组件材料在航空上的应用取得大量创新成果。 2、国内耐磨材料发展的现状和差距 我国非常重视耐磨材料的发展，在国家攻关、“863”、“973”、国家自然科学基金等计划中，耐磨材料都占有很大比例。在“九五”“十五”国防计划中还将特种耐磨材料列为“国防尖端”材料。这些科技行动的实施，使我国在耐磨材料领域取得了丰硕的成果。在“863”计划支持下，开辟了超导材料、平板显示材料、稀土耐磨材料、生物医用材料、储氢等新能源材料，金刚石薄膜，高性能固体推进剂材料，红外隐身材料，材料设计与性能预测等耐磨材料新领域，取得了一批接近或达到国际先进水平的研究成果，在国际上占有了一席之地。镍氢
水泥机械设备耐磨件材质的选用 (内部资料) 长春铭成合金钢有限公司 2008-1-21
在水泥的生产过程中需应用大量的耐磨材料，近几年其应用范围已突破传统的铸造耐磨材料，非铸造类的耐磨材料得到更广泛的应用。就作者的研究、应用和了解的有限认识，作一介绍。 一、铸造耐磨材料 用于磨机衬板、隔仓板、篦板，破碎机锤头、板锤、反击板、颚板，立磨辊、盘等易损件的耐磨材料仍为铸造类的耐磨材料。 第一代耐磨材料------高锰钢。优点：韧性极好，在强冲击条件下产生加工硬化。缺点：易塑性变形，不耐磨。目前，高锰钢、合金高锰钢及超高锰钢仅限用于大型破碎机锤头、板锤、反击板、篦板、颚式破碎机颚板及圆锥破内外锥等易损件， 第二代耐磨材料------镍硬铸铁。优点：硬度高，耐磨性好。缺点：脆性较大，应用范围小。目前，仅有部分立磨辊采用镍硬铸铁，其它应用很少。 第三代耐磨材料------高铬铸铁和各类合金钢。高铬铸铁优点：硬度高，耐磨性好，韧性比镍硬铸铁大幅度提高。缺点：在高冲击条件下，韧性仍嫌不足。合金钢优点：可通过调整含碳量、加入不同含量的合金元素及相应的热处理工艺，获得宽范围的硬度与韧性相匹配的综合机械性能，应用范围更广。 1. 高锰钢系列耐磨材料 在大型破碎设备中高冲击力的工况条件下，大多采用标准型高锰钢，同时发展了合金高锰钢、中锰钢（6~8%Mn）和超高锰钢（16.0~19.0 %Mn）。 1.1 美国材料试验协会奥氏体锰钢铸件标准 ASTM A128/A128M-93 表1 美国奥氏体锰钢铸件化学成分（%） 1.2 日本高锰钢铸件标准 JIS G5131-1991 表2 日本高锰钢铸件化学成分(%)
生活中的高分子材料 【摘要】 高分子应用在生活中各个地方，塑料便是应用较为广泛。塑料在生活起重大作用，但是也给环境带来了危害。如何解决由塑料制品所造成的白色污染时全人类共同面临的问题。目前，在诸多的解决方案中，开发可降解塑料成为全球瞩目的热点。 【正文】 高分子材料：以高分子化合物为基础的材料，高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料，包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料，由千百个原子彼此以共价键结合形成相对分子质量特别大、具有重复结构单元的有机化合物。 高分子的分子量从几千到几十万甚至几百万，所含原子数目一般在几万以上，而且这些原子是通过共价键连接起来的。高分子化合物中的原子连接成很长的线状分子时，叫线型高分子(如聚乙烯的分子)。如果高分子化合物中的原子连接成网状时，这种高分子由于一般都不是平面结构而是立体结构，所以也叫体型高分子。 高分子材料的结构特征 高分子材料的高分子链通常是由成千上万个结构单元组成，高分子链结构和许许多多高分子链聚在一起的聚集态结构形成了高分子材料的特殊结构。因而高分子材料除具有低分子化合物所具有的结构特征(如同分异构体、几何结构、旋转异构)外，还具有许多特殊的结构特征。高分子结构通常分为链结构和聚集态结构两个部分。链结构是指单个高分子化合物分子的结构和形态，所以链结构又可分为近程和远程结构。近程结构属于化学结构，也称一级结构，包括链中原子的种类和排列、取代基和端基的种类、结构单元的排列顺序、支链类型和长度等。远程结构是指分子的尺寸、形态，链的柔顺性以及分子在环境中的构象，也称二级结构。聚集态结构是指高聚物材料整体的内部结构，包括晶体结构、非晶态结构、取向态结构、液晶态结构等有关高聚物材料中分子的堆积情况，统称为三级结构。 高分子材料按其来源可分为：天然高分子材料、半合成高分子材料（改性天
1 解析：真毛皮含有蛋白质，焚烧时有烧焦羽毛的味道，而人造皮毛不含蛋白质，焚烧时 则没有烧焦羽毛的味道，所以 B 选项错误。 答案：B 解析：尿不湿之所以具有强的吸水性，是因为其中添加了高吸水性树脂。 答案：D 4.高吸水性树脂中含有羧基和羟基等基团，这些基团属于 B .强憎水基团 D.不属于任何基团 解析：羧基和羟基等基团属于强亲水基团。 答案：A 5.牛筋底鞋底耐磨性好而且坚固耐用富有弹性。而牛筋底一般用两种材料制成，这两 种材料是（ ） 主题4认识生活中的材料 课题5几种高分子材料的应用 课堂演练当堂达标 1.下列物质不属于高分子化合物的是 （ ） A. G0H22 A .纤维素 B.蛋白质 C.聚乙烯 答案：A 2. 人造毛皮越来越以假乱真，下列关于真假毛皮的说法不正确的是 A. 真毛皮的主要成分是蛋白质 B . 焚烧人造毛皮和真毛皮都有烧焦羽毛的味道 C . 人造毛皮和真毛皮的成分不同 D . 聚氨酯树脂可用于生产人造毛皮 3. 尿不湿之所以具有强的吸水性是因为 （ ） A. 其成分是滤纸 B. 其中有烧碱等易潮解物质 C. 其中有氯化钙等吸水剂 D. 其中添加了高吸水性树脂 A 强亲水基团 C.酸根 A. 聚四氟乙烯和玻璃钢 B. 热塑性丁苯橡胶和聚氨酯塑料 C. 乙丙橡胶和聚四氟乙烯 D. 聚甲基丙烯酸甲酯和顺丁橡胶
2 解析：电脑中的光盘盘片原料采用聚甲基丙烯酸甲酯或透明的聚酯; 高分子材料等制成；尿素不属于高分子材料；橡胶属于高分子材料，故选择 答案：C 3.为配合“限塑令”的有效推行，许多地区采取了免费发放无纺布袋的措施，已知生 产无纺布的主要原料为：聚丙烯、聚酯和粘胶等。下列有关说法不正确的是 解析：生产无纺布的原料中聚丙烯、聚酯属于合成材料。A. 大部分塑料在自然环境中很难降解 B . 使用无纺布袋有利于减少“白色污染” C . 生产无纺布与棉布的原料都是天然纤维 D . 聚丙烯、聚酯都属于合成材料 答案：B 6. 丁苯橡胶是以丁二烯和另一种材料为单体发生聚合反应而制得的, 这种材料是（ ） A.苯乙烯 B .丙烯 C.乙烯 D.甲醛 解析：丁苯橡胶的结构为: —CH>—C H=CH —C H 少一(H —「H i 可知其单体为1, 3 丁二烯CH 2===C — CH===C 和苯乙烯。 答案：A 课后作业知能强化 1.与聚乙烯的制作工艺类似，可以将四氟乙烯进行加聚反应而得到一种特别好的高分 子材料，这种材料的性质特别稳定，所以被称为 （ ） A.国防金属 B .尿不湿 C.橡胶王 D.塑料王 解析：由于聚四氟乙烯具有特殊的化学稳定性， 能够耐强酸、强碱甚至“王水”的腐蚀, 既耐高温又耐低温，绝缘性好而且在水中也不会浸湿或膨胀，所以被称作是塑料王。 答案：D 2. 下列用途中与高分子材料无关的是 （ ） A. 电脑中的光盘 B. 录音机中的磁带 C. 庄稼施加尿素以补充氮肥 D. 氟橡胶制造火箭衬里 录音机中的磁带用 C 项。
高分子材料的应用——防水防尘新型材料等方面的研究进展的介绍 高分子材料是门内容广泛，与其他许多学科交叉渗透，相互关联的综合性新兴学科随着社会的发展，普通的材料已经不能满足需求，高分子材料则越来越多的用于人们的日常生活.目前高分子材料的发展迅猛，应用的方面也越来越多，越来越广！下面就高分子材料用于防水方面的研究进展进行介绍！ 一开始想到这个方面是由于一年前班主任开班会时候对高分子进行的介绍，其中有一点就是应用于防水方面。当时他举了个列子——荷叶.众所周知，荷叶表面的水可以聚成水珠，不会粘在荷叶上，从这个出发研究荷叶的结构从而得到防水防尘方面的启发！ 荷叶的叶面上布满了一个紧挨一个的“小山包”，“山包”上长满绒毛，好像山上密密的植被，“山包”的顶上又长出一个馒头状的“碉堡”凸顶。因此，在“山包”的凹陷处充满了空气，这样就在紧贴的叶面上形成一层极薄的只有纳米级的空气层。由于雨水和灰尘对于荷叶叶面上的这些微结构来说，无异于庞然大物，于是，当雨水和灰尘降落时，隔着一层纳米空气，它们只能同“小山包”上的“碉堡”凸顶构成几个点的接触，无法进一步“入侵”。水形成水珠，滚动着洗去了叶面的尘埃。荷叶的这种纳米级的超微结构，不仅有利于它自洁，还有利于防止空气中飘浮的大量的各种有害细菌和真菌对它的侵害！ 对于这方面我从一些文献中找出了一点将荷叶的功能应用的实际的列子——德国Sto 上市公司下属ISPO 公司，根据荷叶效应机理和硅树脂外墙涂料的实际应用结果，经过3 年研究工作，成功地把荷叶效应移植到外墙乳胶漆中，开发了微结构有机硅乳胶漆，即荷叶效应乳胶漆。这种荷叶效应乳胶漆采用具有持久憎水性的少乳化剂有机硅乳液等一些专门物质，并形成一个纳米级显微结构，从而使其涂膜具有类似荷花叶子的表面结构，达到拒水保洁功能 但是荷叶的防水防尘功能是有限的，我们需要做的就是从荷叶的结构方面进行改进，用高分子技术做出更加全面的防水防尘材料！荷叶只是一个列子，只是给我们一个启发。真正要研究的是高分子的结构和结构所表现出来的功能！ 1防水方面 世界各地对高分子的研究都是积极的。以前用于防水的材料主要是沥青和砂浆虽然这2种方法能起到防水作用但是作用远远没有高分子的作用好台湾一流的防水中心｛张百兴张凯然｝在土木建筑工程中使用了一种新型的施工方法——高分子涂膜防水！
第二节 应用广泛的高分子材料 一、高分子化合物的分类 1．按来源分 ? ???? 天然高分子，如：淀粉、纤维素、蛋白质等合成高分子，如：聚乙稀、有机玻璃等 2．按结构分????? 线型高分子体型高分子 3．按性质分????? 热塑性高分子热固性高分子 4．按用途分????? 塑料合成纤维合成橡胶涂料黏合剂…… 二、有机高分子化合物结构与性质的关系有哪些？常见的有机高分子化学反应的特点有哪些？ 1．高分子化学反应的特点 (1)与结构的关系 结构决定性质，高分子的化学反应主要取决于结构特点、官能团与基团之间的影响。如碳碳双键易氧化和加成，酯基易水解、醇解，羧基易发生酯化、取代等反应。 (2)常见的有机高分子化学反应
①降解 在一定条件下，高分子材料解聚为小分子。如有机玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯)热解为甲基丙烯酸甲酯；聚苯乙烯用氧化钡处理，能分解为苯乙烯；生物降解塑料；化学降解塑料；光降解塑料等。 ②橡胶硫化 天然橡胶()，经硫化，破坏了碳碳双键，形成单硫键(—S—)或双硫键(—S—S—)，线型变为体型结构。 ③催化裂化 塑料催化裂化得柴油、煤油、汽油及可燃气体等。 线型高分子体型(网状)高分子 结构分子中的原子以共价键相互连结，构成 一条很长的卷曲状态的“链” 分子链与分子链之间还有许多共价键交 联起来，形成三维空间的网状结构 溶解性能缓慢溶解于适当溶剂很难溶解，但往往有一定程度的胀大性能具有热塑性，无固定熔点具有热固性，受热不熔化 特性强度大、可拉丝、吹薄膜、绝缘性好强度大、绝缘性好，有可塑性 常见物 质 聚乙烯、聚氯乙烯、天然橡胶酚醛树脂、硫化橡胶特别提醒高分子化学反应，同其他反应一样，运用物质的结构决定性质的规律，首先分析其具有的官能团，并考虑官能团与基团的影响，分析比较结构变化及位置等，并加以应用。 类型1 白色污染与环境保护
什么材料最耐磨？ 耐磨材料在工业和人民生活中被广泛使用。随着技术的进步和材料科学的发展，各种各样的新型耐磨材料不断涌现。 耐磨材料有很多种，都耐磨，关键要找到适合自己的，适合自己就是最好的，就像选对象一样。 最早的能够大量使用的耐磨材料主要是耐磨钢、耐磨铸铁等金属材料，之后出现各种非金属耐磨材料，比如：铸石、陶瓷、三氧化二铝陶瓷、氧化锆、碳化硅及各种耐磨混合料。金属耐磨材料也出现各种新型的复合材料，比如双金属。这些材料都有耐磨性能，但各有不同，各有特色。 根据输送物料的性质和介质条件的不同，选用适合自身工况的产品很重要。现在有很多设计人员咨询什么材料最耐磨，本身这种问法就存在误区，在选用耐磨材料的时候，首先要确定自身工况条件：输送物料的硬度、颗粒大小、流速、输送量、输送介质等等，再根据具体情况选用适合的耐磨材料。 如果是水力输送，一般颗粒不会太大，比较适合采用铸石。因为铸石这种材料既耐磨又耐腐蚀，而且耐酸耐碱，硬度大，易滑性好，阻力系数小。经过一段时间的使用后，各种性能反而会提高，在灰渣管路和尾矿管路上应用，它的优势非常明显，越用管道内壁越光滑，阻力越小，输送越顺畅，泵出力越小。-----铸石的特性：耐磨、耐酸耐碱、易滑性好、阻力系数小。 干粉状物料输送，80目以上细粉，可以采用铸石管输送；如果颗粒大，且有冲击，可以采用三氧化二铝陶瓷。-----三氧化二铝陶瓷：耐磨、耐中
度冲击、有一定的耐腐蚀性。 以储存为主的料仓和以输送粉料为主的漏斗等可以采用内衬铸石板来保护基础并延长它们的使用寿命。根据使用年限和具体储存量及物料的性质选用不同厚度的铸石板。目前铸石板最薄的可以做到12-14mm，是蓬莱金王近几年开发的新产品，经济实惠，使用效果很好。粮仓等输送粮食的设备可以选用蓬莱产的纯玄武岩铸石板，因为在生产过程中不添加任何小料，且采用洁净能源--天然气生产，产品绿色环保，既可以防老鼠打洞，又光滑易清理，不长青苔。 输送颗粒比较大的物料，如焦炭、煤炭、原矿石等，要选用耐冲击的耐磨材料。以冲击为主，最好选用耐磨钢；以耐磨为主冲击较少，可以选用三氧化二铝陶瓷。根据具体使用情况选用不同的厚度和品质。 在有一定温度的情况下选用耐磨材料时，三氧化二铝陶瓷、氧化锆、碳化硅、耐磨钢都可以。300度以下各种耐磨材料都可以满足使用；在300-1000度，选用三氧化二铝陶瓷即可，1000度以上可以采用碳化硅、氧化锆等。最近几年很多人钟爱碳化硅，这种材料在低温时，耐磨性能和三氧化二铝陶瓷很接近，只有在高温（超过1000度以上）下才能显示出它的优势。所以还是量才而用比较好。------碳化硅：高温耐磨且防腐，耐冲击较差，适合比较温和的物料输送。 当特别复杂的设备衬里，不能使用成型的耐磨材料时，可以选用耐磨混合料；当部分损坏、临时修补时，也可以用耐磨混合料解决燃眉之急。-----耐磨料：可以选用铸石耐磨防腐料改善烟囱和烟道内壁，物美价廉。 总之，适合自己的才是最好的。
高分子材料按应用分类 高分子材料按特性分为橡胶、纤维、塑料、、高分子涂料和高分子基复合材料等。①橡胶是一类线型柔性。其分子链间次价力小，分子链柔性好，在外力作用下可产生较大形变，除去外力后能迅速恢复原状。有天然橡胶和两种。②高分子纤维分为天然和化学纤维。前者指蚕丝、棉、麻、毛等。后者是以天然高分子或合成高分子为原料，经过纺丝和后处理制得。纤维的次价力大、形变能力小、模量高，一般为结晶聚合物。③塑料是以合成树脂或的天然高分子为主要成分，再加入填料、增塑剂和其他添加剂制得。其分子间次价力、模量和形变量等介于橡胶和纤维之间。通常按合成树脂的特性分为和热塑性塑料；按用途又分为通用塑料和。④高分子胶粘剂是以合成为主体制成的。分为天然和合成胶粘剂两种。应用较多的是合成胶粘剂。⑤高分子涂料是以聚合物为主要成膜物质，添加和各种添加剂制得。根据成膜物质不同，分为涂料、天然树脂涂料和。⑥高分子基复合材料是以高分子化合物为基体，添加各种增强材料制得的一种复合材料。它综合了原有材料的性能特点，并可根据需要进行材料设计。⑦。功能高分子材料除具有聚合物的一般力学性能、绝缘性能和热性能外，还具有物质、能量和信息的转换、传递和储存等特殊功能。已实用的有高分子信息转换材料、高分子透明材料、高分子模拟酶、生物降解高分子材料、高分子和医用、等。高聚物根据其机械性能和使用状态可分为上述几类。但是各类高聚物之间并无严格的界限，同一高聚物，采用不同的合成方法和成型工艺，可以制成塑料，也可制成纤维，比如尼龙就是如此。而一类的高聚物，在室温下既有玻璃态性质，又有很好的弹性，所以很难说它是橡胶还是塑料。 按高分子主链结构分类 ①碳链高分子：分子主链由C原子组成，如：PP、PE、PVC②杂链高聚物：分子主链由C、O、N等原子构成。如：聚、聚酯③元素有机高聚物：分子主链不含C原子，仅由一些杂原子组成的高分子。如：硅橡胶 新型高分子材料 高分子材料包括塑料、橡胶、纤维、薄膜、和涂料等。其中，被称为现代高分子的塑料、合成纤维和合成橡胶已经成为国民经济建设与人民日常生活所必不可少的重要材料。尽管高分子材料因普遍具有许多金属和所无法取代的优点而获得迅速的发展，但目前业已大规模生产的还是只能寻常条件下使用的高分子物质，即所谓的通用高分子，它们存在着机械强度和刚性差、耐热性低等缺点。而现代的发展，则向高分子材料提出了更高的要求，因而推动了高分子材料向高性能化、功能化和化方向发展，这样就出现了许多产量低、价格高、性能优异的新型高分子材料。 高分子分离膜 是用高分子材料制成的具有选择性透过功能的半透性薄膜。采用这样的半透性薄膜，以压力差、温度梯度、浓度梯度或差为动力，使混合物、液体混合物或、无机物的等分离技术相比，具有省能、高效和洁净等特点，因而被认为是支撑新技术革命的重大技术。膜分离过程主要有、超滤、微滤、电渗析、压渗析、气体分离、渗透汽化和液膜分离等。用来制备分离、渗透汽化和液膜分离等。用来制备分离膜的高分子材料有许多种类。现在用的较多的是聚枫、聚、纤维素脂类和有机硅等。膜的形式也有多种，一般用的是平膜和空中纤维。推广应用高分子分离膜能获得巨大的经济效益和社会效益。例如，利用交换膜电解可减少污染、节约能源：利用反渗透进行海水淡化和脱盐、要比其它方法消耗的能量都小；利用从中富集氧可大大提高回收率等。
随着新工艺、新装备的发展应用，如：立磨辊、盘，辊压机辊面，V型及其它各种选粉机风管、导风叶、撒料盘，风机叶轮、壳体，螺旋输送机叶片，溜槽，料仓等，铸造耐磨材料的应用受到限制，非铸造耐磨材料如：耐磨钢板、复合钢板、硬面堆焊、耐磨陶瓷片、耐磨陶瓷涂料、超高分子量聚乙烯板、环纳复合板等得到更广泛的应用。 6.1 耐磨钢板 耐磨钢板以瑞典钢铁奥克隆德有限公司（SSAB）生产的HARDOX为代表。耐磨钢板在许多不适宜采用铸造耐磨材料时体现出其优越性：硬度高，最高硬度已达HB600；韧性好，HARDOX600冲击韧性可达24J，比同等硬度的铸造合金高很多；可焊接；可机加工、弯曲与剪切，弯曲性能好，20mm厚的HARDOX500钢板可弯曲半径为80mm，有利于卷制半径较小的工件。 表6-1HARDOX耐磨钢板主要性能 注：R－弯曲半径，t－钢板厚度。 但是，耐磨钢板的缺陷是不能用于＞200℃的场合，因晶粒长大导致硬度下降。 6.2 硬面堆焊耐磨复合钢板 复合钢板是在基板表面上堆焊一层过共晶高铬合金耐磨层而构成的复合耐磨材料。软基板与硬面层的复合，带来诸多优点：硬度高，耐磨性优异；可焊接，其硬面磨损后可反复堆焊多次，基板可与其它构件焊接；可冷弯成型；可切割，因硬面层中含有大量碳化物，故火焰无法切割，只能用等离子、激光束或高压水枪切割。 表6-2复合钢板的主要化学成分及性能
注：最小弯曲半径为硬面层朝内的数值。若硬面层朝外，弯曲半径×2。 复合钢板与HADOX钢板两者各有特长，从耐磨性比较，前者硬面层中含有硬度达HV1600的M7C3型碳化物，即使硬度相同，耐磨性远优于后者；从耐热性比较，前者在500℃下硬度基本不下降，耐热性优于后者；从工艺性比较，后者优于前者。 表6-3复合钢板和耐磨钢板技术经济指标对比 6.3 硬面堆焊技术 目前国内的硬面堆焊技术发展很快，除复合钢板外，在立磨辊、盘上的应用取得突破性进展，与铸造辊、盘相比，具有较大优势：可在各种金属材料（碳钢、铸铁、高铬铸铁、镍硬铸铁、高锰钢等）表面堆焊；对磨损后的高铬铸铁或镍硬铸铁立磨辊、盘进行在线或离线修复堆焊（离线修复的质量优于在线修复），可反复堆焊数次；修复一次的费用约相当于进口磨辊的1/3，国产磨辊的1/2；用碳钢铸造磨辊、盘的基体，预留尺寸后表面堆焊成成品，与整体铸造的磨辊、盘相比，售价略低，耐磨性更优。 硬面堆焊技术在辊压机辊面、大型破碎机高锰钢锤头、螺旋输送机叶片、风机叶轮、选粉机导风叶等众多抗磨损部件上都有其独特的优势。 6.4 冲刷磨损条件下的耐磨材料 气固两相流冲刷磨损条件下，耐磨材料的选择与冲蚀角有关。小冲蚀角时， 以切削为主，应提高材料的硬度，此时选择陶瓷 类材料最合适；大冲蚀角时，应提高材料的 韧性或变形能力，吸收其冲击功，此时选择 高硬度金属材料或橡胶为宜。见右图。
《高分子材料》试卷答案及评分标准 一、填空题（20分,每空1分）： 1、材料按所起作用分类,可分为功能材料和结构材料两种类型。 2、按照聚合物和单体元素组成和结构变化,可将聚合反应分成 加成聚合反应和缩合聚合反应两大类。 3、大分子链形态有伸直链、折叠链、螺旋链、无规线团四种基本类型。 4、合成胶粘剂按固化类型可分为化学反应型胶粘剂、热塑性树脂溶液胶粘剂、热熔胶粘剂 三种。 5、原子之间或分子之间的系结力称为结合键或价键。 6、高分子聚合物溶剂选择的原则有极性相近、溶解度参数相近、 溶剂化原则。 7、液晶高分子材料从应用的角度分为热致型和溶致型两种。 8、制备高聚物/粘土纳米复合材料方法有插层聚合和插层复合两种。 二、解释下列概念（20分,每小题4分）： 1、 材料化过程：由化学物质或原料转变成适于一定用场的材料,其转变 过程称为材料化过程或称为材料工艺过程。 2、 复合材料：由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质,用适当的 工艺方法组合起来,而得到的具有复合效应的多相固体材料称之为复合材料。 3、 聚合物混合物界面：聚合物的共混物中存在三种区域结构：两种聚合物 各自独立的相和两相之间的界面层,界面层也称为过渡区,在此区域发生两相的粘合和两种 聚合物链段之间的相互扩散。 4、 共混法则：共混物的性能与构成共混物的组成均质材料的性能有关, 一般为其体积分数或摩尔分数与均质材料的性能乘积之和。或是倒数关系。 5、 纳米复合材料：是指复合材料结构中至少有一个相在一维方向上是纳米 尺寸。所谓纳米尺寸是指1nm~100nm的尺寸范围。纳米复合材料包括均质材料在加工过程中所析出纳米级尺寸增强相和基体相所构成的原位复合材料、纳米级尺寸增强剂的复合材料以及刚性分子增强的分子复合材料等。 三、比较下列各组聚合物的柔顺性大小,并说明理由（5分,每小题2.5分）： 1、 聚丙烯与聚苯烯 聚丙烯>聚苯烯,原因：随着长链上侧基体积的增大,限制了分子链的运动,分子的柔性降低。 2、 聚乙烯、氯化聚乙烯和聚氯乙烯 聚乙烯>氯化聚乙烯>聚氯乙烯,原因：随着长链上氯原子的增加,分子间作用力增强,分子的柔性降低。 四、比较下列各组聚合物的Tg大小,并说明理由（5分,每小题2.5分）： 1、 聚丙烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇和聚丙烯腈 聚丙烯<聚氯乙烯<聚乙烯醇<聚丙烯腈,原因：随着分子链上侧基的极性增强,分子链产生的内旋转受到限制越大,是其Tg增高。 2、 聚（ 3、3-二甲基—1-丁烯）、聚苯乙烯和聚乙烯基咔唑 聚（3、3-二甲基—1-丁烯）<聚苯乙烯<聚乙烯基咔唑,原因：随着分子链上侧基体积的增大,分子运动越困难,所以Tg增高。 五、按照给出条件鉴别高分子材料（6分,每小题3分）： 1、 序号 密度（g/cm3） 洛氏硬度 软化温度℃ 冲击强度J/m
几种新型的耐磨材料 摩擦和磨损是与机械设备整个运转系统有关的复杂过程，影响因素很多，相应地减少摩擦和提高耐磨性的措施也是多方面。然而，摩擦和磨损毕竟是发生在材料的表面层，因此，材料本身的特性是一个最基本的影响因素。随着科学技术和国民经济的高速发展，机械设备的运转速度越来越高，受摩擦的零件被磨损的速度也越来越快，其使用寿命越来越成为影响现代设备（特别是高速运转的自动生产线）生产效率的重要因素。 一国外耐磨材料应用情况 经过30余年研究与发展的高峰期，国外耐磨材料的生产、应用已趋于稳定，发达国家已有自己的系列产品和国家标准、企业标准。经历了从高锰钢、普通白口铸铁、镍硬铸铁到高铬铸铁的几个阶段，目前已发展为耐磨钢、耐磨铸铁两大类。耐磨钢除了传统的奥氏体锰钢及改性高锰钢、中锰钢以外，从其含量的不同可分为中碳、中高碳、高碳合金耐磨钢；从合金元素的含量又可分为低合金、中合金及高合金耐磨钢；从组织的不同可分为奥氏体、贝氏体、马氏体耐磨钢。 耐磨铸铁中的普通白口铁、低碳白口铸铁已近淘汰，代之以低合金白口铸铁和高合金白口铸铁两大类。二者中最具有代表性的是低铬白口铸铁和高铬白口铸铁。由于地球上的铬资源远大于镍，且价格较便宜，至今这两种材料已在耐磨铸铁中占有主导地位，从资源成本和耐磨性等方面考虑，镍硬铸铁的地位已在减弱。马氏体或贝氏体、马氏体组织的球墨铸铁在制作小截面耐磨件方面也占有一席之地。中铬铸铁则应用较少。人们常说的高铬铸铁实际上是指高铬钼白口铸铁，从含碳量可分为Cr15及Cr20 两类，前者用于承受一般冲击磨损，后者用于高冲击磨损及厚度较大的耐磨件。含铬量为30%级以上的高铬铸铁则用于耐热、耐磨或耐腐蚀的工作。 从整体上看合金白口铸铁的耐磨性优于耐磨铸钢，但后者韧性好，在诸如衬板（用于混凝土搅拌机上）、耐磨管道等方面有着广泛的应用。国外耐磨铸钢有的使用极细珠光体组织，其硬度只有30HRC左右，但韧性很好，冲击功为Ak=80J以上。用来制作磨损不严重的工件，如双进双出球磨机衬板，其含量在0.70%—0.75%左右，少量的合金元素可细化珠光体组织，但在制作衬板时其耐磨性很低（年磨损量达10mm/年）。 用于大直径高冲击的矿用球磨机衬板，国外的含碳量从0.3%起至1.0%以上，合金元素含量从低、中到高合金。近年来发展了中高碳合金耐磨钢，旨在提高耐磨钢的硬度，合金元素主要是满足淬透性的需要。国外与国内所不同之处就是我国高碳、中高碳合金耐磨钢较少，其原因在于我国的冶炼、铸造、热处理工艺水平落后，不敢提高含碳量和合金含量。例如国外大型矿山磨机可使用高碳中合金耐磨钢衬板，又如电厂大型球磨机的高碳钢（含微量合金元素）锻球，其碎球率为0，硬度为55—60HRC。 虽然国外耐磨材料的生产和应用已趋于稳定，但科学研究并未停步，除了基础理论研究外，在应用研究方面，金属陶瓷、粉末冶金材料、有机材料及复合材料以快速发展起来，在个别方面有取代金属材料的势头。 二对几种新型耐磨材料的简介 1. 硬质合金/铸钢新型复合耐磨材料 人们在研制各种新型金属耐磨材料的同时，也在选用硬质合金制作易磨损的结构零件（即易磨损件），并已取得了很好的效果。 用于制作易磨损件的硬质合金高速增长的主要原因是：第一，用其制作的易磨损件的使用寿命是用其他金属耐磨材料制作的易磨损件的几倍、几十倍、甚至上百倍。然而硬质合金硬度高，脆性也大，用其制作的易磨损件往往在尚未达到预期的使用寿命时，就因破损、断裂等早期失效；第二，硬质合金是脆性材料，不能用于制作受冲击力大的易磨损件；第三，
第五章进入合成有机高分子化合物的时代 2 应用广泛的高分子材料 1．下列有机物中不属于天然高分子材料的是( ) A．棉花B．淀粉 C．尼龙 D．羊毛 解析：高分子材料按其来源分为天然高分子材料和合成高分子材料。显然棉花、淀粉和 羊毛是天然的，而尼龙是人工合成的，属于合成材料。 答案：C 2．下列塑料的合成，所发生的化学反应类型与另外三种不同的是( ) A．聚乙烯塑料 B．聚氯乙烯塑料 C．酚醛塑料 D．聚苯乙烯塑料 答案：C 3．下列说法正确的是( ) A．合成纤维和人造纤维统称为化学纤维 B．酚醛塑料和聚氯乙烯都是热固性塑料C．锦纶丝接近火焰时先蜷缩，燃烧时有烧焦羽毛的气味，灰烬为有光泽的硬块，能压 成粉末 D．某些合成材料和塑料制品的废弃物可以倾倒到海洋中 解析：合成纤维和人造纤维统称化学纤维，A正确；聚氯乙烯为热塑性塑料，B错误； 锦纶为合成纤维，是用H2N(CH2)5COOH缩聚成的，属于多肽，和蛋白质有相似之处，但灰烬不 能压成粉末，C错误；塑料制品的废弃物不可乱倒，D错误。 答案：A 4．尼龙-66是一种重要的合成纤维，它是由己二酸和己二胺以相等的物质的量在一定条 件下聚合而成的，下列叙述中不正确的是( ) A．尼龙-66的结构简式是 B．合成尼龙-66的反应属于缩聚反应 C．合成尼龙-66的基础反应为酯化反应 D．尼龙-66的长链结构中含有酰胺键(—CONH—) 解析：己二酸和己二胺分子中含有的官能团是—COOH和—NH2，二者生成尼龙-66的反应 应为成肽反应，而不是酯化反应。
答案：C 5．食品保鲜膜按材质分为聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)等种类。PE保鲜膜可直接接触食 品，PVC保鲜膜则不能直接接触食品，它对人体有潜在危害。下列有关叙述不正确的是( ) A．PE、PVC都属于链状高分子化合物，受热易熔化 B．PE、PVC的单体都是不饱和烃，能使溴水褪色 C．焚烧PVC保鲜膜会放出有毒气体如HCl D．废弃的PE和PVC均可回收利用以减少白色污染 解析：PVC的单体是CH2===CHCl，它不属于烃类。 答案：B (时间：40分钟分值：100分) 一、选择题(每小题只有一个选项符合题意，每小题8分，共48分) 基础题Ⅰ 1．下列高分子化合物中，属于天然高分子材料的是( ) A．锦纶纤维B．有机玻璃 C．棉花 D．顺丁橡胶 解析：棉花的主要成分是纤维素，它属于天然高分子材料；其他三种材料都属于合成高 分子材料。 答案：C 2．下列产品中，如出现破损不能进行热修补的是( ) A．聚氯乙烯凉鞋 B．电木插座 C．自行车内胎 D．聚乙烯塑料膜 解析：聚氯乙烯凉鞋、自行车内胎、聚乙烯塑料膜都是用热塑性树脂加工而成的，可以 反复加工，多次使用，出现破损时可进行热修补，而电木插座是用热固性树脂加工而成的， 受热不熔化，出现破损时不能进行热修补。 答案：B 3．下列说法正确的是( ) A．利用石油作原料制得的纤维是人造纤维 B．天然纤维是不能再被加工处理的 C．合成纤维、人造纤维和天然纤维统称化学纤维 D．煤和农副产品也可经过处理制得合成纤维
高分子材料常用的几种抗老化方法及对比分析 高分子材料事实上已经成为现代生活每个方面中的必需品，其在生产及加工中取得的最新进展进一步拓宽了塑料的应用范围，在某些应用中，高分子材料甚至取代了其他的材料，如玻璃，金属，纸张及木材。 但高分子材料本身具有的结构特点和物理状态及其在使用过程中受到的热、光、热氧、臭氧、水、酸、碱、菌和酶等外在因素使得其在应用过程中，会出现性能下降或损失，例如泛黄、相对分子质量下降、制品表面龟裂、光泽丧失，更为严重的是导致冲击强度、拉伸强度和伸长率等力学性能大幅度下降，从而影响高分子材料的正常使用。这种现象简称为老化，老化在高分子材料的合成、贮存及加工和最终应用的各个阶段均可能发生，可导致材料使用寿命终结而大量废弃，造成资源的极大浪费和严重的环境污染。高分子材料在使用过程中发生的老化更有可能造成巨大的灾难和不可挽回的损失。 因此，高分子材料的防老化成为高分子行业不得不解决的问题。实际上，高分子材料的防老化是高分子化学中的一个重要课题。目前，改善和提高高分子材料防老化性能的主要方法有以下四种： 1、物理防护（如加厚、涂装、外层复合等） 高分子材料的老化，特别是光氧老化，首先是从材料或制品的表面开始，表现为变色、粉化、龟裂、光泽度下降等，然后逐渐往内部深入。薄制品比厚制品更容易提早失效，因此通过加厚制品的方法可以延长制品的使用寿命。对于易老化的制品，可以在其表面涂覆或涂布一层耐候性好的涂层，或在制品外层复合一层耐候性好的材料，从而使制品表面附上一层防护层，从而延缓老化进程。如在PP无纺布表面针刺一层抗光氧老化性能较好的聚酯布层，以吸收大量的紫外辐射，从而达到防老化的目的。但这些方法存在增加工序或影响产品的外观等等一些缺陷，只限于少数产品的应用。 2、改进加工工艺 很多材料在合成或制备过程中，也存在老化的问题。如，聚合过程中热的影响、加工过程中的热氧老化等等。那么相应地，可以通过在聚合或加工过程中增加除氧装置或抽真空装置等减缓氧气的影响。但这种方法只能保证材料在出厂时的性能，而且这种方法只能从材料的制备源头实施，无法解决其在再加工和使用过程中的老化问题。 3、高分子材料的结构设计或改性 很多高分子材料分子结构中存在极易老化的基团，那么通过材料的分子结构设计，以不易老化的基团替代易老化的基团，往往可以起到良好的效果，如在聚氨酯行业中，
几种耐磨材料的研究与进展 摘要：为了了解国内耐磨材料的研究与进展情况，本文对近年来耐磨自润滑发展进行了研究。研究表明：(1)在耐磨材料研究和发展中，应充分分析典型磨损工况，了解各种磨损机理所占比重，从而确定对耐磨材料的要求，以进行合理的合金和组织设计。(2)耐磨钢的发展方向在于通过合金化强化基体,提高其起始硬度和屈服强度，以改善低冲击、低应力磨损条件下的耐磨性,扩大其应用范围,并防止变形[1]。(3)低、中合金耐磨钢通过合金设计和适当热处理，获得具有较高硬度，足够韧性，良好耐磨性的组织，可在较大冲击、较高应力的磨料磨损工况条件下使用。 关键词：耐磨材料自润滑摩擦磨损 引言 材料的破坏有3种形式：即断裂、腐蚀和磨损。材料磨损尽管不象另外两种形式那样，很少引起金属工件灾难性的危害，但其造成的经济损失却是相当惊人的。据早期统计，由磨损造成的经济损失,美国约150亿美元/年，西德约100亿马克/年，前苏联约120亿卢布/年。在各类磨损中,磨料磨损又占有重要的地位，在金属磨损总量中占50%，在冶金矿山、建材、电力、农机、煤炭等行业磨料磨损尤为严重因此，研究和发展用于磨料磨损条件下的耐磨材料，以减少金属磨损，对国民经济有重要的意义[2]。 根据各类磨损机理与材料性能的关系，可提出对耐磨材料的常规要求：a、较高硬度、一定塑性；b、足够韧性和脆断抗力；c、高的应变疲劳和剥层疲劳抗力；d、高的淬透性和获得足够深的淬透层；e、良好的工艺性和生产工艺方便易行[3]。 1Fe-20Ni-3.5C自润滑材料 镍基合金具有优良的热稳定性和抗腐蚀性能,在高温发动机和高温结构材料中具有极其重要的应用,近年来的研究表明,含石墨的镍基合金具有良好的自润滑性能,但由于镍的资源较短缺,价格居高不下,限制了材料的应用。用熔炼法制备了Fe含量为20%~60%(质量分数)的镍-铁-石墨-硅合金,该合金具有良好的自润滑性能并显著降低了材料成本,其实验结果表明随着铁含量的增加,合金的自润滑性能逐渐提高, 其中铁含量为60%时,合金干摩擦因数相对较低。进一步增加Fe的含量可以使材料价格进一步降低,但对合金的摩擦磨损性能和机械性能的影响需要进行研究.研究采用熔炼法制备了Fe-20Ni-3.5C合金.随着 铁含量的增加,合金析出碳化物的可能性变大,有可能减少固体润滑剂石墨的含量.硅是一种石墨化元素,可以抑制碳化物的生成,促使碳原子结晶成为石墨,提高合金中固体润滑组元的含量,而且可以固溶于奥 氏体中提高材料的强度,改善材料的摩擦磨损性能.但硅含量的增加会使合金变脆,机械性能降低.因此必须以Fe-20Ni-3.5C合金为基础,研究添加不同含量的硅对合金的凝固组织、力学性能和摩擦磨损性能的影响及其规律： 1)采用熔炼法制备出不同硅含量的Fe-20Ni-3.5C固体自润滑材料,合金组织致密,石墨分布均匀,随着硅含量的增加,结晶的石墨形态由细片状逐渐变为粗片状石墨,当硅含量增至3.5%时,石墨的生长形态趋于等轴球状； 2)随着添加硅量的增加,固溶于合金基体中的硅原子含量增加而碳含量降低,合金的硬度和抗拉强度先提高后降低,冲击韧性则随着合金硬度的降低而升高.当加入Si量达到3.5%时,由于合金基体硬度的降低及石墨的球状化,冲击韧性大幅度提高； 3)合金的磨损率随合金硬度值的提高而降低.硬度的提高,减轻了粘着磨损,降低了磨损率,其中 Fe-20%Ni-3.5%-2.5%Si具有较小的摩擦因数和较低的磨损率,其摩擦因数稳定在0.23左右,磨损形式主要以疲劳磨损为主[4]。 2稀土低合金耐磨钢焊条 在对高锰钢的研究中已经发现：在高应力状态下（如强烈冲击或挤压载荷），高锰钢产生加工硬化，
谈谈高分子材料在现代生活中的应用 高分子材料是以高分子化合物为基础的材料，由相对分子质量较高的化合物构成。高分子材料的高分子链通常是由103~105个结构单元组成，高分子链结构和许许多多高分子链聚在一起的聚集态结构形成了高分子材料的特殊结构。因而高分子材料除具有低分子化合物所具有的结构特征(如同分异构体、几何结构、旋转异构)外，还具有许多特殊的结构特征。高分子结构通常分为链结构和聚集态结构两个部分。链结构是指单个高分子化合物分子的结构和形态，所以链结构又可分为近程和远程结构。近程结构属于化学结构，也称一级结构，包括链中原子的种类和排列、取代基和端基的种类、结构单元的排列顺序、支链类型和长度等。远程结构是指分子的尺寸、形态，链的柔顺性以及分子在环境中的构象，也称二级结构。聚集态结构是指高聚物材料整体的部结构，包括晶体结构、非晶态结构、取向态结构、液晶态结构等有关高聚物材料中分子的堆积情况，统称为三级结构。 一高分子材料在生活中的应用简介 高分子按来源分为天然、半合成（改性天然高分子材料）和合成高分子材料。天然高分子是生命起源和进化的基础，我们接触的很多天然材料通常是高分子材料组成的，如天然橡胶、棉花、人体器官等。人类社会一开始就利用天然高分子材料作为生活资料和生产资料，并掌握了其加工技术。如利用蚕丝、棉、毛织成
织物，用木材、棉、麻造纸等。19世纪30年代末期，进入天然高分子化学改性阶段，出现半合成高分子材料。1907年出现合成高分子酚醛树脂，标志着人类应用合成高分子材料的开始。现代，高分子材料已与金属材料、无机非金属材料相同，成为科学技术、经济建设中的重要材料；高分子材料按用途又分为普通高分子材料和功能高分子材料。功能高分子材料除具有聚合物的一般力学性能、绝缘性能和热性能外，还具有物质、能量和信息的转换、传递和储存等特殊功能。已实用的有高分子信息转换材料、高分子透明材料、高分子模拟酶、生物降解高分子材料、高分子形状记忆材料和医用、药用高分子材料等 一般将高分子材料按特性分为五类，即橡胶、纤维、塑料、胶粘剂、涂料。 橡胶是一类线型柔性高分子聚合物。其分子链间次价力小，分子链柔性好，在外力作用下可产生较大形变，除去外力后能迅速恢复原状，有天然橡胶和合成橡胶两种。天然橡胶的主要成分是聚异戊二烯；合成橡胶的主要品种有丁基橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶、三元乙丙橡胶、丙烯酸酯橡胶、聚氨酯橡胶、硅橡胶、氟橡胶等等。天然橡胶因其具有很强的弹性和良好的绝缘性、可塑性、隔水隔气、抗拉和耐磨等特点，广泛地运用于工业、农业、国防、交通、运输、机械制造、医药卫生领域和日常生活等方面，如交通运输上用的各种轮胎；工业上用的运输带、传动带、各种密封圈；医用的手套、输血管；日常生活中所用的胶鞋、雨衣、
链段：从高分子链中划分出来的最小运动单元 柔顺性：高分子链能改变其构象的性质 近程结构：即第一层次结构，指单个高分子的一个或几个结构单元的化学结构和立体化学结构 远程结构：即第二层次结构，指单个高分子的大小和在空间所在的各种形态 结构：组成高分子不同尺度的结构单元在空间的排列 构型：分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列 构象：由于单键的内旋转而产生的分子在空间的不同形态 高弹性：小应力作用下，由于高分子链段的运动而产生的很大的可逆变形 强迫高弹性：玻璃态聚合物在外力作用下，出现的高弹形变 力学松弛：高聚物的力学性质随时间的变化表现的性质 蠕变：在恒温恒负载下，高聚物材料的形变随时间的延长而逐渐增大的现象5 应力松弛：在恒温和保持形变不变的情况下，高聚物内部应力随时间延长逐渐衰减的现象 滞后现象：在交变应力作用下，高聚物应变落后于应力变化的现象 内耗：橡胶及其他高分子材料在形变过程中，一部分弹性形变转变热能的损耗的现象 冷拉：高聚物材料的低温下受外力作用而产生大变形的现象 银纹屈服：在拉伸应力作用下，高聚物某些脆弱部分由于应力集中而产生空化条纹形变区 剪切屈服：高聚物在拉伸或压缩应力作用下，与负载方向呈45度截面上产生最大剪切力，从而引发高分子链沿最大剪切面方向上产生滑移形变，从而导致材料形状扭的现象 高聚物材料发生脆性断列时，其断裂面比较光滑；韧性断裂时，由于分子间滑移，断裂面较为粗糙，有凹凸不平的丝状物 流变性：物质流动与变形的性能及其行为表现 牛顿流体：流动规律符合牛顿粘性定律的流体 剪切流动：产生横向速度梯度的场的流动 拉伸流动：产生纵向速度梯度的场的流动 剪切变稀流体：随剪切应力或剪切速率的升高表观黏度降低的流体 挤出胀大：橡胶等高聚物熔体基础口型后，挤出物的尺寸及断面形状与口型不同的膨胀 可塑度：施加一定负载在一定温度的时间下，测定形变负载移去后变形保持的能力 切力增稠流体：随剪切速率增加，切应力增加的速率增大，即切黏度随切应力。剪切速率的增大而上升的流体 熔融指数：由标准熔体流动速率测定仪测定，用来表征热塑性塑料的流动性 门尼黏度：一定温度（100）一定转子速度（2r/min）条件下测定未硫化胶对转子的转动阻力。橡胶工业中作为胶料流动的指标 焦烧：所谓焦烧，是胶料在硫化前的操作或停放过程中，发生了不应有的提前硫化现象。其表现为在胶料中有较硬的硫化小粒子存在，胶料塑性明显减少。 1．高分子特征： 1分子量很高或分子链很长2数目很大的结构单元通过共价键重复连接而成3结构具有不均一性4大多数高分子分子链有一定柔顺性 2.线性：细长的线/能溶解熔融，易加工成型 支链性：空间中二维增长形成/更以溶解，强度低，易老化 交联型：三维网状大分子/不溶解，能溶胀，不熔融，强度高，弹性好 3.柔顺性比较：1）PE>PP>PS取代基体积，单键内旋转位阻大，柔顺性差2）PP>PVC>PAN 取代基极性大，分子间的相互作用大，分子链内旋转受阻，柔顺性差3）氯丁橡胶〉PP>PVC取代基数目多，非键合原子数目多，阻力大4）BR>NR>SBR取代基体积大（同1） 4.结晶度：指结晶部分用质量或体积表示的百分数 结晶度对高聚物性能的影响：1）力学强度模量增大，韧性抗冲击强度降低2）光学性质透明度降低3）耐热性抗渗透性增强 5.取向方式：1）单轴，取向方向上强度增加，垂直与取向方向上强度降低2）双轴，平面方向上强度增加 6.高分子热运动的特点：1运动单元多重性（键长键角原子链节链段大分子链）2高分子运动的时间依赖性（松弛特性大分子运动需要较长时间）3高分子运动温度依赖性（运动单元松弛特性的温度依赖性） 7、试画出高聚物材料典型的应力-应变曲线，并从分子运动的角度对曲线加以解释，并简单介绍一下其影响因素。 2）原因：a分子链长度不够一个链段长度时运动单位为大分子，所以Tg、Tf重合，M↑分子链解冻需Q↑Tg↑ b M>链段M，运动单元为整个大分子和链段，体现链段运动的高弹态出现。链段大小主要取决于分子链段柔顺性和邻近分子间的相互影响，所以，Tg不变，M↑大分子间相对位移阻力↑，所以Tf↑ 10．影响玻璃化转变温度Tg的因素 1）分子结构的影响：柔性增加，Tg下降